Questão 03 (50 pontos) - A formação do hexano em água é descrita pela equação abaixo. As quantidades iniciais dos reagentes são 0,955 e
para o carbono e
, respectivamente. De acordo com a reação química balanceada, responda:
( 10 pontos) A velocidade da reação quando em 90 segundos
do hidrogênio reagiu;
( 10 pontos) A velocidade da reação quando em 90 segundos
Passo 1
O enunciado dá a reação e as concentrações iniciais e pede a velocidade da reação no instante em que, aos
segundos,
do
já reagiu. Informações relevantes (pegas no enunciado):
- Reação (não balanceada escrita no enunciado):
. - Concentrações iniciais:
-
. -
.
-
- Em
, do reagiu (ou seja, foi consumido).
O que se pede: calcular a velocidade da reação nesse intervalo de tempo (velocidade média no período até
ou velocidade associada ao fenômeno quando
do
foi consumido). Vou calcular a velocidade média no intervalo
a
, que é o procedimento padrão quando se dá a fração reagida em um tempo.
Passo 2
Balancear a equação química (passo importante para relacionar consumos produzidos):
- Hexano tem
átomos de carbono e átomos de hidrogênio. - Cada molécula de
fornece átomos de H, então são necessárias moléculas de para dar H. - Portanto a equação balanceada é:
Isto significa: ao reagir
mol de
consome-se
mol de
e forma-se
mol de
.
Passo 3
Calcular quanto de
foi consumido em
:
- Fração reagida de
: . - Quantidade consumida:
Como é consumo, a variação real de concentração é negativa; aqui usamos o módulo para cálculos e depois tratamos sinal conforme a definição de velocidade.
Passo 4
Usar este consumo de
e a estequiometria para achar o consumo de
e a formação de
:
- Para cada
mol de consumidos consome-se mol de . Logo:
- Formação de
(um produto) vem de mol de por mol de produto:
(Valores apresentados com várias casas para mostrar a origem; depois arredondamos.)
Passo 5
Definir a relação entre variações de concentração e a velocidade da reação:
- A velocidade média da reação no intervalo
pode ser definida por várias expressões equivalentes; uma conveniente é a taxa de formação do produto:
- Equivalentemente, usando um reagente (com sinal) e a estequiometria:
A escolha é apenas de conveniência; todas dão o mesmo valor positivo para a velocidade da reação (definida como velocidade de avanço).
Passo 6
Calcular numericamente a velocidade média no intervalo
a
. Usando a formação do produto:
-
.
Arredondando de forma razoável (4 algarismos significativos):
(Se preferir ver pelo
:
. Então
, mesmo resultado.)
Passo 7
Interpretação curta e dica para prova: a velocidade calculada é a velocidade média no intervalo
–
correspondente ao avanço da reação quando
do
foi consumido. Em prova, lembre-se sempre de: (i) balancear a equação, (ii) transformar a fração reagida em
, (iii) usar a estequiometria para passar entre espécies e (iv) dividir por
. Pronto — fácil de repetir com qualquer reação parecida.